(57)【要約】【課題】露出型柱脚の基礎構造においてアンカーボルトの周囲に配筋される立上がり筋の配筋量を減らし、梁主筋等の基礎梁用の配筋との競合状態を緩和することにより、配筋作業の施工性を改善する。【解決手段】定着板５を備えた複数本のアンカーボルト６を介して柱を基礎コンクリート３に定着させる露出型柱脚の基礎構造において、アンカーボルト６に作用する引張力に対する基礎コンクリート３側の抗力を補強する立上がり筋を、アンカーボルト６の周囲の少なくとも四隅に配筋する第１立上がり筋７と、基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋８とに分けて配筋する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着板を備えた複数本のアンカーボルトを介して柱を基礎コンクリートに立設する露出型柱脚の基礎構造において、前記アンカーボルトに作用する引張力に対する基礎コンクリート側の抗力を補強する立上がり筋を、全アンカーボルトを囲む少なくとも四隅に配筋する第１立上がり筋と、基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋とに分けて配筋したことを特徴とする露出型柱脚の基礎構造。
【請求項２】
前記第２立上がり筋の上部をベースプレートより上方へ貫通させた請求項１に記載の露出型柱脚の基礎構造。
【請求項３】
前記第２立上がり筋の上部をベースプレートに固着した請求項１に記載の露出型柱脚の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨造や充填鋼管コンクリート造などに適用される露出型柱脚の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
露出型柱脚の基礎構造は、アンカーボルトと立上り筋（柱主筋）とその立上がり筋に沿って支持されるフープ筋によって構成される（特許文献１、特許文献２参照）。そして、アンカーボルトの下端部に備えた定着板を介して定着する方式を採用した場合には、立上り筋は、アンカーボルトに作用する引張力により定着板を中心に上方に４５度の円錐面状に生起する基礎コンクリートのコーン状破壊を防いだり、そのコーン状破壊後にアンカーボルトに作用する引抜き力によって破壊面から離脱して崩壊するのを防ぐ機能を担うことになる。一般的には、柱脚部に曲げモーメントが作用した場合を想定し、引張側のアンカーボルトに作用する引張力に耐え得る本数（強度）の立上がり筋をその引張側アンカーボルトの周囲に配筋するという考え方の下に、柱脚部に作用する曲げモーメントの方向を変えながら全アンカーボルトの周囲に必要な立上がり筋の配筋量を求めて配筋がされている。その立上がり筋の配筋量は実際には相当多くなり、前記特許文献１，２では図面表現上から少ないが更に密に配筋され、立上がり筋相互間の間隔は狭いのが実状である。ところで、この露出型柱脚の基礎構造部分には、梁主筋等の基礎梁のための配筋も行われるため、前記立上がり筋と競合して配筋作業がきわめて煩雑になり、施工性を大きく低下させる原因になっていた。さらに、近年では高強度のアンカーボルトを使用した柱脚が数多く開発され、それに伴い１本当りのアンカーボルトの引張強度が大きくなり、基礎柱型内に配筋する立上り筋の配筋量も多くなる傾向にあることから、前記配筋上の競合問題が更に増長される傾向にある。
【特許文献１】特許第２８７８８００号公報
【特許文献２】特開平１−１６３３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、露出型柱脚の基礎構造においてアンカーボルトの周囲に配筋される立上がり筋の配筋量を減らし、梁主筋等の基礎梁用の配筋との競合状態を緩和することにより、配筋作業の施工性を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために種々の実験研究を重ねた結果、前記立上がり筋の配筋位置として従来常識化していたアンカーボルトの周囲のフープ筋に沿った位置から基礎構造の中央部へ移行しても、立上がり筋として遜色のない作用効果が得られるだけでなく、柱脚部に作用する軸力や曲げに対しても有効であり、柱脚部としての性能を充分維持し得ることが判明した。図１はフープ筋に沿って立上がり筋を配筋した従来の配置例に関する説明図であり、正面図（イ）で示したように例えば柱脚部１０１に曲げモーメントＭａが作用した場合には、横断面図（ロ）で示したようにアンカーボルト１０２のうち、領域Ａの部分に位置するアンカーボルト１０２ａ，ｂに引張力が発生して前記曲げモーメントＭａに対抗することになる。そして、それらのアンカーボルト１０２ａ，ｂに作用した引張力によってそれらのアンカーボルトに設置した各定着板を中心に上方に４５度のコーン状破壊が発生するおそれが生じることになる。その際には、それらのコーン状破壊面を跨ぐ状態に配筋された各立上がり筋１０３に引張応力が発生して、コーン状破壊を未然に防止する機能を果したり、あるいはコーン状破壊後にアンカーボルト１０２に作用する引抜き力によって破壊面から離脱して崩壊するのを防ぐ機能を担うことになる。図２は本発明を適用した配置例の場合を示した横断面図である。図示のように、本配置例では、前記立上がり筋１０３のうち、フープ筋１０４の支持に必要な四隅の立上がり筋１０３ａ〜ｄを残して、他のものは基礎構造の中央部へ移行すると同時に、直径の若干太い異形鉄筋からなる立上がり筋１０３ｅ〜ｈを採用した場合を例示した。すなわち、全体の立上がり筋１０３を、アンカーボルト１０２を囲む少なくとも四隅に配筋した立上がり筋１０３ａ〜ｄからなる第１立上がり筋と、基礎構造の中央部に配筋した立上がり筋１０３ｅ〜ｈからなる第２立上がり筋とに分けて配筋するようにした点で特徴を有する。なお、図中１０５は基礎コンクリートである。
【０００５】
図３〜図５は図２に示した本発明の配置例において他の方向の曲げモーメントＭｂ，Ｍｃ，Ｍｄが作用した場合の領域Ｂ，Ｃ，Ｄに関して示した横断面図である。図３に示したように、図２の曲げモーメントＭａとは逆の曲げモーメントＭｂが作用した場合には、領域Ｂ内のアンカーボルト１０２ｃ，ｄに引張力が作用し、第１立上がり筋としての周囲の立上がり筋１０３ｃ，ｄと第２立上がり筋としての中央部の立上がり筋１０３ｅ〜ｈが立上がり筋としての前記機能を奏することになる。同様に、曲げモーメントＭａ，Ｍｂに直交する方向の曲げモーメントＭｃが作用した場合には、図４に示したように領域Ｃ内のアンカーボルト１０２ａ，ｄに引張力が作用し、第１立上がり筋としての周囲の立上がり筋１０３ａ，ｄと第２立上がり筋としての中央部の立上がり筋１０３ｅ〜ｈが立上がり筋としての前記機能を奏することになる。また、曲げモーメントＭｄが作用した場合には、図５に示したように領域Ｄ内のアンカーボルト１０２ｂ，ｃに引張力が作用し、第１立上がり筋としての周囲の立上がり筋１０３ｂ，ｃと第２立上がり筋としての中央部の立上がり筋１０３ｅ〜ｈが立上がり筋としての前記機能を奏することになる。以上のように、曲げモーメントＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄに対して、第１立上がり筋としてのアンカーボルト１０２の周囲の立上がり筋１０３ａ〜ｄは機能する部分が変化するが、基礎構造の中央部の立上がり筋１０３ｅ〜ｈに関しては、いずれの方向の曲げモーメントＭａ，Ｍｂ，Ｍｃ，Ｍｄに対して常に全体が有効に機能することが判る。すなわち、以上のようにアンカーボルトの周囲の立上がり筋の一部を基礎構造の中央部へ移行しても、曲げモーメントが作用した場合における立上がり筋として遜色のない充分な補強機能を得ることができる。さらに、立上がり筋が基礎構造の中央部にも設置されることから、柱脚部に作用する軸力に対する抗力手段としても有効であるという利点をも得ることができる。そして、第１立上がり筋の総量が減少されることから、アンカーボルトの周囲に配筋する立上がり筋相互間の間隔が拡がり、基礎梁鉄筋等の配筋空間に余裕ができ、その配筋作業に関する施工性を向上し得ることが確認されている。
【０００６】
本発明では、以上の結果に基づいて、定着板を備えた複数本のアンカーボルトを介して柱を基礎コンクリートに立設する露出型柱脚の基礎構造において、前記アンカーボルトに作用する引張力に対する基礎コンクリート側の抗力を補強する立上がり筋を、全アンカーボルトを囲む少なくとも四隅に配筋する第１立上がり筋と、基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋とに分けて配筋するという技術手段を採用した。なお、前記第２立上がり筋は、その上部をベースプレートより上方へ貫通させるようにしてもよいし、ベースプレートに固着するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、立上がり筋をアンカーボルトの周囲に配筋する第１立上がり筋と基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋とに分け、一部の立上がり筋をスペース的に比較的ゆとりのある中央部へ移行することにより、アンカーボルトの周囲に配筋する立上がり筋の配筋量を減らしたので、基礎梁用の梁主筋等の他の配筋との競合が大きく緩和されることから、配筋作業の施工性を大幅に改善することができる。また、立上がり筋が基礎構造の中央部にも設置されることから、曲げモーメントに対する抗力機能に加えて、柱脚部に作用する軸力に対する抗力手段としても有効である。さらに、第２立上がり筋の上部をベースプレートより上方へ貫通させたり、ベースプレートに固着するようにすれば、柱に作用する軸力に対する抗力作用を更に効果的に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明においてアンカーボルトの周囲に配筋される第１立上がり筋の配筋状態に関しては、少なくともフープ筋の支持に必要な四隅に配筋するものであればよい。したがって、基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋の配筋状態に関しては、上述の第１立上がり筋の配筋状態に関する条件を満たす限り、基礎梁主筋等の他の配筋状態などを勘案して自由な選定が可能であり、この第２立上がり筋の周囲にも例えばフープ筋やスパイラル筋を配筋してもよい。また、基礎構造の中央部に配筋される第２立上がり筋としては異形鉄筋等が使用され、アンカーボルトの下端部等に備えられる定着板を中心に４５度の円錐面状のコーン状破壊面を跨いだ状態に設置される。さらに、高強度の鉄筋を用いることで、第２立上がり筋の本数を減らしたり、径を小さくすることが可能であり、配筋作業に関する施工性を更に向上することが可能である。因みに、第２立上がり筋の上端部は、ベースプレートより下方の位置であってもよいが、前述のように、ベースプレートより上方へ貫通させたり、ベースプレートに固着するようにすれば、柱に作用する軸力が第２立上がり筋に的確に伝達されてより効果的な抗力作用が得られる。そして、後者の形態の場合には、アンカーボルトが少なくとも第２立上がり筋より先行して降伏するように設定すれば、アンカーボルトが降伏しても第２立上がり筋が引抜き力に対する抗力手段として機能し得ることから、柱脚部の耐震特性を向上できるとともに、建物の急激な崩壊を回避することができる。なお、第２立上がり筋の下端部は、定着板を設けたり、Ｌ字状などに折曲げてもよく、特に定着手段の有無や形式を問うものではない。また、アンカーボルトの設置本数に関しては、上述した四隅に１本ずつ設置する形態だけでなく、四隅に２本ずつ設置する形態や、四隅のアンカーボルト相互間に中間のアンカーボルトを設置する形態など、種々の形態に本発明を適用し得ることはいうまでもない。
【実施例１】
【０００９】
図６は本発明の第１実施例を示した縦断面図である。図中１は本実施例に係る柱脚部で、この柱脚部１を介して柱材２が基礎コンクリート３に定着される。柱脚部１は、柱材２の下端部に溶接等により固着されたベースプレート４と、このベースプレート４に形成された各挿通孔に挿通した状態に設置され、下端部近傍に設けた定着板５を介して基礎コンクリート３に定着される複数本のアンカーボルト６と、それらのアンカーボルト６の周囲に配筋された第１立上がり筋７と中央部に配筋された第２立上がり筋８とからなる立上がり筋と、第１立上がり筋７の周囲に結着されたフープ筋９とから構成され、それらの基礎コンクリート３に埋設されたアンカーボルト６、第１立上がり筋７、第２立上がり筋８、及びフープ筋９によって柱脚部１の基礎構造を構成している。なお、この場合、実験によると、フープ筋９の有効本数、単位断面積、及び降伏耐力を乗じた値を、アンカーボルト６の有効本数、単位断面積、及び降伏耐力を乗じた値で除した値が０．４以上になるように設定すると、フープ筋９による基礎コンクリート３に対する十分な補強作用が得られ、立上がり筋７，８の機能を十分に活用できるのに対して、前記条件を満たさない場合には、立上がり筋７，８より先にフープ筋９が降伏してしまい、立上がり筋７，８の機能が十分得られずにアンカーボルト６が抜けてしまう事態が生起するおそれがあることが確認されている。この点は以下の実施例においても同様である。さらに、本実施例では、図示のように第２立上がり筋８の上部は、ベースプレート４に形成された中央開口部１０を貫通して柱材２の下方内部に挿入され、グラウト材等の硬化材１１により定着される。これにより、柱材２に作用する軸力は、第２立上がり筋８へ的確に伝達されることになる。因みに、本実施例において第２立上がり筋８よりアンカーボルト６が先行して降伏するように設定すれば、アンカーボルト６が降伏しても第２立上がり筋８が引抜き力に対する抗力手段として機能することから、柱脚部１の耐震性能を向上でき、建物の急激な崩壊を回避することができる。
【００１０】
しかして、本実施例において、柱材２を介して軸力Ｆや曲げモーメントＭが柱脚部１に作用すると、その曲げモーメントＭの方向に応じてアンカーボルト６に引抜き力、すなわち引張力が作用し、図示のように下部に設けた定着板５を中心に上方へ略４５度のコーン状破壊面１２が仮想される。そして、そのコーン状破壊面１２を跨ぐ第１立上がり筋７と第２立上がり筋８の部分には、該コーン状破壊面１２を挟んだ上下方向の変位に応じて引張応力が生じ、その変位に対する抗力を発生することから、そのコーン状破壊を防止したり、破壊後のコーン状破壊面１２を挟んで上下に離間して崩壊するのを抑制する機能を奏することになる。ここで、特に重要なことは、このコーン破壊に対する立上がり筋の機能は、第１立上がり筋７と第２立上がり筋８とがトータルで機能することから、第１立上がり筋７の設置本数の設定に当っては、その点を考慮して第１立上がり筋７の本数を削減することであり、これにより従来常識化されていたフープ筋９に沿って配筋される多数の立上がり筋からなる狭い相互間隔を拡大して、基礎梁主筋等の配筋作業の施工性を大幅に改善することが可能となる。
【実施例２】
【００１１】
図７〜図９は本発明の第２実施例を示したもので、図７は図８に指示したＡ−Ａ断面図、図８は平面図、図９は図８に指示したＢ−Ｂ断面図である。本実施例に係る柱脚部１３は、Ｈ形鋼からなる柱材１４の下端部に溶接等により固着されたベースプレート１５と、このベースプレート１５に形成された各挿通孔に挿通設置され、下端部近傍に設けた定着板１６を介して基礎コンクリート１７に定着された複数本のアンカーボルト１８と、それらのアンカーボルト１８の周囲に配筋された第１立上がり筋１９と中央部に配筋され上部がベースプレート１５に形成された挿通孔を介して固着された第２立上がり筋２０とからなる立上がり筋と、第１立上がり筋１９の周囲に結着されたフープ筋２１とから構成され、それらの基礎コンクリート１７に埋設されたアンカーボルト１８、第１立上がり筋１９、第２立上がり筋２０、及びフープ筋２１によって柱脚部１３の基礎構造を構成している。すなわち、この第２実施例は、柱脚部１３の基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋２０の上部をベースプレート１５に形成された挿通孔に挿通して上方から締付ナット２２により締付け固定し、それらの第２立上がり筋２０とベースプレート１５とを一体的に固着することによって、柱材１４に作用する軸力を第２立上がり筋２０に伝達するように構成した点で特徴を有する。なお、図８に示したように、本実施例における第２立上がり筋２０はＨ形鋼からなる柱材１４のウエブ２３の両側に１本ずつ、アンカーボルト１８は両側のフランジ２４，２５の外側に３本ずつ設置している。そして、柱材１４を介して軸力Ｆや曲げモーメントＭが柱脚部１３に作用した場合には、図示のようにアンカーボルト１８の下部に設けた定着板１６を中心に上方へ略４５度のコーン状破壊面２６において、第１立上がり筋１９と第２立上がり筋２０とから構成される立上がり筋が前記第１実施例と同様の機能を奏することになる。因みに、本実施例では、柱材１４のウエブ２３を挟んで２本の第２立上がり筋２０を配筋したので、図９に示した水平方向の剪断力に対しても強化される。
【実施例３】
【００１２】
図１０は本発明の第３実施例を示した縦断面図である。図示のように、本実施例に係る柱脚部２７は、前記第１実施例の変形例であり、基本的に同様の構成部分には同じ符号を付して説明すると、基礎構造の中央部に配筋する第２立上がり筋として１本の第２立上がり筋２８を使用し、その上部に定着板２９を設けて基礎コンクリート３に対する抵抗力を確保するように構成した点で特徴を有する。その他の構成においては第１実施例の場合と基本的な違いはなく、同様の作用効果を奏する。第２立上がり筋２８の上部は、柱材２やベースプレート４に対する結合関係はなく、第１実施例や第２実施例のように柱材２に作用する軸力や剪断力を第２立上がり筋２８へ直接的に伝達する機能は存しないが、本発明の最も重要で基本的な立上がり筋としての作用効果は奏する。すなわち、柱脚部２７に対して曲げモーメントＭが作用し、その曲げモーメントＭの方向に応じてアンカーボルト６に引張力が作用して、図示のようにアンカーボルト６の下端部近傍に設けた定着板５を中心に上方へ略４５度のコーン状破壊面１２が想定されるのに対して、そのコーン状破壊面１２を跨ぐ第１立上がり筋７と第２立上がり筋２８の部分がコーン状破壊を防止したり、破壊後のコーン状破壊面１２からの崩壊を抑制する機能を奏することになる。そして、第１立上がり筋７と第２立上がり筋２８とがトータルで機能することは第１実施例と同様であるから、第１立上がり筋７の設置本数を削減することにより従来常識化されていたフープ筋９に沿って配筋される立上がり筋の相互間隔を拡大して基礎梁主筋等の配筋作業の施工性を大幅に改善することが可能である。さらに、本実施例のように第２立上がり筋２８の上部に定着板２９を配設すれば、その第２立上がり筋２８に作用する引張力の反力として主に定着板２９を中心に延びる円錐面３０より下方のコンクリートに対して作用する下方への押圧力によって、コーン状破壊面１２からの崩壊が更に抑制されるという機能を得ることができる。因みに、この定着板２９の設置は必須ではなく、また第２立上がり筋２８の設置本数を増やしたり、高強度の鉄筋を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の立上がり筋の配置例に関する説明図である。
【図２】本発明の立上がり筋の配置例に関する横断面図である。
【図３】同配置例において他の方向の曲げモーメントが作用した場合を示した横断面図である。
【図４】同じく他の方向の曲げモーメントが作用した場合を示した横断面図である。
【図５】同じく他の方向の曲げモーメントが作用した場合を示した横断面図である。
【図６】本発明の第１実施例を示した縦断面図である。
【図７】本発明の第２実施例を示したＡ−Ａ断面図である。
【図８】同実施例を示した平面図である。
【図９】同実施例を示したＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】本発明の第３実施例を示した縦断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１…柱脚部、２…柱材、３…基礎コンクリート、４…ベースプレート、５…定着板、６…アンカーボルト、７…第１立上がり筋、８…第２立上がり筋、９…フープ筋、１０…中央開口部、１１…硬化材、１２…コーン状破壊面、１３…柱脚部、１４…柱材、１５…ベースプレート、１６…定着板、１７…基礎コンクリート、１８…アンカーボルト、１９…第１立上がり筋、２０…第２立上がり筋、２１…フープ筋、２２…締付ナット、２３…ウエブ、２４，２５…フランジ、２６…コーン状破壊面、２７…柱脚部、２８…第２立上がり筋、２９…定着板、３０…円錐面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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